时滞加速度反馈下风洞测力试验模型的振动主动控制

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1、中图分类号：O328TB123论文编号：102870115-S062学科分类号：080104硕士学位论文时滞加速度反馈下风洞测力试验模型的振动主动控制研究生姓名韦亚南学科、专业工程力学研究方向振动控制指导教师陈卫东研究员南京航空航天大学研究生院航空宇航学院二О一五年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAerospaceEngineeringActivevibrationcontrolofwindtunneltestmo

2、delwithtime-delayedaccelerationfeedbackAThesisinEngineeringMechanicsbyWeiYa-nanAdvisedbyProf.ChenWei-dongSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2015承诺书本人声明：所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经

3、发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本承诺书)作者签名：日期：南京航空航天大学硕士学位论文摘要风洞测力模型通常采用尾部支撑的方式固定于支撑系统上，在吹风实验过程中极易与气流脉动压力产生低频耦合共振。由此引起的大幅位移振动会降低测力实验的数据精度，严重时会导致结构疲劳失效以至破坏。采用常规主动控制方法实现振动抑制

4、的过程中，信号处理或数据传输导致的时滞现象容易引起系统稳定性问题。因此，根据模型低频振动的特点，同时考虑信号采集、传输及数据处理等过程引入的系统时滞，进行振动主动控制研究是有必要的。以风洞测力模型为受控对象，设计时滞加速度反馈控制器实现对受控模型的振动抑制。首先通过试验方法对风动测力模型进行辨识处理，得到试验结构的受迫振动数学模型；考虑信号处理过程中由滤波器群时延引入的时滞，应用积分变换将时滞系统转换为等效的无时滞系统；然后针对不同类型的外激励，分别设计了状态导数极点配置状态估计方法和基于加速度反馈的卡尔曼状态估计方法，并根据

5、最优控制理论和广义Moore-Penrose理论设计控制器；并通过数值仿真分别验证两种控制器的减振效果，最后通过风洞测力模型的主动控制试验验证了两种控制器的有效性和实际控制效果，并对控制效果进行对比分析。关键词：振动主动控制，数字滤波器，时滞加速度，风洞测力模型，极点配置，卡尔曼滤波i时滞加速度反馈下风洞测力试验模型的振动主动控制AbstractThewindtunneltestmodel,usuallyfixedonthesupportsystembyrearsupportduringthetest,isextremelye

6、asytogeneratelowfrequencyresonancecoupledwiththepressureofairflowpulsation.Asaresult,highmagnitudevibrationwouldbeproduced,whichmightreducethedataaccuracyandevendamagetheinstrumentsinafatiguemanner.Whenitcomestothevibrationsuppressionusingtheconventionalactivevibrat

7、ioncontrol,thetime-delayedphenomenoncausedbysignalprocessingordatatransmissioncanleadtotheinstabilityofthesystem.Therefore,consideringthelow-frequencycharacteristicsofthemodelandtheinfluenceofthetimedelayappearedduringtheprocessofthesignalacquisition,transmissionand

8、processing,itisquitenecessarytoresearchtheactivevibrationcontrolofthewindtunneltestmodel.Adesignmethodofcontrollerwithtime-delayedaccelera